JPH08123217A

JPH08123217A - 共振装置

Info

Publication number: JPH08123217A
Application number: JP7255074A
Authority: JP
Inventors: Dale R Mashtare; アールマシュテイルデイル; William J Nowak; ジェイノウオークウィリアム; Snering Christopher; スネリングクリストファー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1996-05-17
Also published as: US5493372A

Abstract

(57)【要約】【課題】ホーン部材を設けた共振器を提供する。【解決手段】振動エネルギーを部材に付与する共振器
であって、高周波振動エネルギーを部材に与えるホーン
部材と、部材の反対側のホーン部材の表面上に形成され
た圧電ポリマー部材と、圧電ポリマー部材に結合され、
圧電ポリマー部材を励起してホーン部材を駆動するのに
要求される高周波エネルギーを発生する電圧源とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、更に言え
ば、最適なエネルギー転送で高周波振動エネルギーを画
像表面へ一様に与えるための静電写真の分野における装
置に関する。

【０００２】

【発明の概要】本発明によれば、エンドレス経路に沿っ
て移動する電荷保持表面を備えた軟質部材と、潜像を電
荷保持表面に作りだす手段と、トナーを用いて潜像を画
像形成現像する手段と、現像されたトナー画像をコピー
シートへ静電的に転送する手段と、電荷保持表面からの
トナーの開放を強化し、比較的高周波の振動エネルギー
を生成し、その一部がその運動方向をほぼ横切る方向で
可撓性ベルト部材の両端にわたって接触するようにされ
ている共振器と、を備えた画像形成装置が提供され、こ
の共振器は、軟質部材に高周波振動エネルギーを与え
る、プラットホーム部分を有した、ホーン部材と、ホー
ン部分と、接触部分を有し、軟質部材の両端に延びてい
る。振動エネルギー生成手段は、前記ホーン部材を駆動
するのに必要とされる高周波エネルギーを発生するため
前記ホーンプラットホームに結合されており、前記振動
エネルギー生成手段は、圧電ポリマーフィルム物質を備
える。また、電圧源が振動エネルギー生成手段を駆動す
るために設けられている。

【０００３】

【発明の実施の形態及び実施例】図１に印刷機の一部が
示されており、この印刷機の少なくとも転送、剥離、予
めの清掃機能の複数部分を含む。強化されたトナー開放
の基本原理が示されており、ここでは、交流電源１０２
によって駆動され、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数
ｆで動作される、比較的高周波の音響、若しくは、超音
波共振器１００が、画像受けベルト１０の内部、即ち、
後方側と振動関係になるようにして、ベルトが転送ステ
イションを通過する場所と非常に隣接した位置において
配列されている。ベルト１０の振動によって、画像形成
形態でベルト１０上に現像されたトナーを、ベルト１０
からのその機械的な開放のために揺さぶることにより、
ベルト１０との不完全な紙の接触によって生じるギャッ
プにもかかわらず、転送段階の間中、トナーを静電的に
シートに付着させることが可能とされる。更に、通常使
用されるものよりも低い転送電界を用いて転送効率を増
大させることもこの装置では可能である。エア・ブレイ
クダウン (air breakdown)の発生（画質欠陥の他の原
因）が減少されるため、より低い転送フィールドが望ま
しい。トナー転送効率の増加は、シートとベルト１０と
の接触が最適であるような領域においても期待され、こ
の結果、トナー使用効率が改善され、清掃装置における
負荷がより低くなることが期待される。より好ましい実
施例では、共振器１００は、ベルト１０と平行に且つベ
ルト移動１２の方向を横切るように振動表面と整列され
ており、一般にはベルト幅とほぼ同じように広がった長
さを持つ。本明細書に記述されたベルトは、共振器の振
動に追随され得る程度に、軟質な、即ち、幾分フレキシ
ブルな特性を有している。あるタイプの光導電画像部材
は、一般に多層とされており、基板と、導電層と、任意
の接着層と、任意のホール・ブロッキング層、電荷発生
層、電荷転送層、更に幾つかの実施例では、アンチカー
ル・バッキング層を有する。

【０００４】図２に示されているように、共振器１００
の振動エネルギーは多くの方法でベルト１０と結合され
得る。ここに示された構成においては、共振器１００
は、圧電変換素子１５０とホーン１５２を備える。ホー
ンに望ましい物質はアルミニウムである。圧電変換素子
１５０は、ベース１５６上のホーン１５２上に位置づけ
られている。圧電変換素子１５０は、ポリ弗化ビニリデ
ン（ＰＶＤＦ）のような圧電作動ポリマーを備える。ま
た、他の物質は、ポリ弗化ビニリデンとトリフルオロエ
チレン（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦｅ））若しくは弗化ビニリ
デンとテトラフルオロエチレンの共重合体、或いは、重
合体バインダの圧電作動セラミック粒子物質を備えた複
合物質を含んでいてもよい。圧電作動セラミック物質
は、例えば、バリウム・チタン酸塩（ＢａＴｉＯ₃）、
鉛・ジルコニウム酸塩・チタン酸塩（ＰＺＴ）、鉛・チ
タン酸塩（ＰｂＴｉＯ₃）を含んでいてもよい。バイン
ダ・ポリマーは、ＰＶＤＦ、エポキシ、若しくは、様々
な重合体樹脂の中のいずれかを含んでいてもよく、導波
管の表面上に直接付着され得る適当な複合構造を提供す
る。圧電ポリマーの成分特性は、圧電定数と弾性係数に
基づいて、超音波導波管に最適な配置と結合を提供する
よう選択され得る。好ましい係数範囲は０．２×１０¹⁰
Ｎｍ²〜１．０×１０¹⁰Ｎｍ²である。さらに、これら
の特性は組み立てられた変換器の振動の一様性に影響を
与えるよう選択され得る。所望の影響を達成するため、
クロス処理振動モードを変更するよう物質の剛性を選択
することができる。圧電の影響を禁止するために知られ
ているこれらの物質のどのような組合せも使用され得
る。ホーンの表面にポリマー混合コーティングを付与す
るため、ドライ・パウダー・コーティングや静電パウダ
ー・クラウド・スプレイ処理のような、効果的且つ適当
な様々な手段を使用することができる。また、物質をデ
ィップコートし、若しくは、液相中でフローコートする
こともできる。完全な、若しくは、部分的な幅のトラン
スジューサ素子が先ずキャストされ、その後、導波管表
面上へ、熱、若しくは、溶剤積層処理により、接着層を
導入することなく、導波管表面上へ直接キャスティング
して、付着され得る。好ましくは、ポリマー・コーティ
ングの厚みは、所望の振動振幅に基づいて選択された
２、３マイクロメーター〜２、３ミリメーターの範囲で
ある。製造プロセスに依存して、ポリマーは導波管上へ
の付着前、若しくは、付着後のいずれかに、ポリマーの
厚みにわたって大きな電界を付与することによって極性
が調整される。ポリマーの極性調整は、電界の必要性を
緩和するためにそれが加熱されている間に発生し得る。
ポリマーの差分極性化（differential polarizing)を用
いて、トランスジューサの長さに沿った一様性を最適化
できることは明らかである。本明細書に参考として組み
入れられた米国特許第５，２１０，５７７号に効果的な
手段が開示されている。圧電素子を単層、若しくは、複
合層として付与して平らな厚みの活性成分を提供するこ
ともできる。アルミニウムのような導電層が、化学蒸
着、若しくは、化学電気蒸着のような手段を用いること
によってポリマーコーティング表面上に蒸着される。銀
塗料のような導電性塗料物質が付与されてもよいし、導
電性重合物質が圧電ポリマー上にオーバーコートされて
もよい。従来のボンディング技術を用いてより厚みのあ
る導電基層を付与することもできる。導電層の密度およ
び厚さは変換器の設計に付加的な質量を提供するよう選
択され得る。導電層の厚みは２、３オングストローム／
２、３ミリメーターの範囲にある。好ましくは、３Ｍに
よって製造される導電接着性銅ホイルであるような電気
リードが、導電層に、その後、電源に取り付けられる。

【０００５】図３に示された、他の実施例では、ポリ弗
化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のような圧電ポリマーフィル
ム１５０が接着剤１４９を用いてホーン１５２に接着さ
れる。転送接着剤、エポキシ、シアノアクリート、若し
くは、エポキシ／導電性メッシュ層のような非常に大き
な配列を用いてホーンと圧電ポリマー素子を互いに接着
させてもよい。しかしながら、好ましい実施例は、圧電
変換素子を超音波導波管上へ直接載置して、それによっ
て接着層を取り除くというものである。これは電気駆動
のための接着層の容量性の影響を除去するとともに、接
着層によって発生し得る振動減衰を緩和する。ホーン１
５２の接着チップ１５９を、ベルト１０と張力、若しく
は、圧入 (penetration)接触させ、チップの動きでベル
ト１０に振動性の運動を伝達することができる。張力
は、ホーンチップがベルトの通常位置の後方に突出して
いる距離によって測定することができ、その範囲は１．
５ｍｍ〜３．０ｍｍである。張力を増加させることによ
り、張力点において傾斜角が生成されることに注意すべ
きである。特に堅いシートでは、そのような角度はその
後縁において持ち上がりを生じさせる傾向がある。

【０００６】図２に示されているように、共振器１００
から受光体１０へ振動エネルギーを伝達する結合装置を
提供するため、受光体の通常面を突出させることなく共
振器１００を受光体１０に係合させるように共振器が電
極１６０と整列される。また、これらの電極１６０は、
真空結合が適用される場合にはプレナム壁によって置換
され得る。図３は、画像受け表面１０の後ろ側と接触す
るよう構成されたアセンブリを示し、これはかなりのス
ペースをもたらす。故に、ホーンチップ１５８は電極１
６０を通じて延長して、高圧源に接触される。電極１６
０はホーンチップ１５６とほぼ平行であり、接触チップ
１５９とほぼ共通の平面に延長されて、接触チップが受
光体と接触するような位置において、受光体ベルト１０
に隣接して共に開口を形成する。高圧源（図示していな
い）によって電圧が電極１６０に印加されると、ベルト
１０は電極１６０と接触チップ１５９に接触し、接触チ
ップ１５９は共振器の超音波エネルギーをベルト１０に
与える。興味深いのは、電極１６０は、振動が所望され
る領域の外側におけるベルトの振動を減衰させようとす
る傾向もあることであり、このため、振動がシートの粘
着・剥離処理の原動力を妨げることはなく、また、転送
フィールドの前に現像された画像の結合性を妨げること
はない。

【０００７】静電粘着力は、直流バイアス若しくは交流
バイアスのいずれを用いても、静電界を受光体の後方本
体に引き起こすために使用され得る。これは、受光体の
画像機能に影響を与えることなく発生することができ
る。受光体構造は、Ｍｙｌａｒ支持層がその後続く共振
器と直接接触するような電気絶縁性アンチカール・バッ
キング・コーティングから成るのが望ましい。受光体グ
ラウンド面の前に受光体構造に発生するこれらの絶縁層
は、静電粘着機能を受光体画像形成機能から電気的に分
離する働きをする。図２および図３を参照すれば明らか
なように、高周波音響、若しくは、超音波エネルギーの
ベルト１０への付与は、転送フィールドの付与領域内で
発生し、好ましくは、転送コロトロン４０の下側の領域
内で発生する。転送効率の改善は、共振器１００の位置
決めに関して最適な位置を決定する際に、高周波音響、
若しくは、超音波エネルギーを転送フィールドを通じて
付与することによって得られると考えられるが、転送効
率の改善は、接触チップ１５９の速度の関数であること
が注目されている。共振器にとって望ましい位置は、転
送コロトロンの中央ラインのほぼ反対側である。この位
置に対して最適な転送効率は、トナーの質量に依存し
て、３００ｍｍ／秒〜５００ｍｍ／秒の範囲にあるチッ
プ速度で達成される。０ｍｍ／秒〜４５ｍｍ／秒の非常
に低いチップ速度では、トランスジューサの位置決めは
転送特性に比較的小さな影響しか与えない。振動エネル
ギーの付与を制限して、振動が転送フーイルドの外側で
発生しないようすることが好ましい。振動エネルギーの
転送フィールド外側への付加は、表面に対するトナーの
電気機械的な付着をより大きなものとし、その後の転送
若しくは清掃に問題を生じさせる。

【０００８】ホーンに対して少なくとも２つの形態が考
え出されている。図４の（Ａ）に断面図で示されている
ように、ホーンは台形であってもよく、ほぼ矩形のベー
ス１５６とほぼ三角形のチップ部分１５８を有し、三角
形のチップ部分のベースはベースとほぼ同じサイズを有
する。また、図４の（Ｂ）に断面図で示されているよう
に、ホーンは段階形状と呼ばれる形態をしていてもよ
く、ほぼ矩形のベース部分１５６’と段階形状のホーン
チップ１５８’を有する。台形ホーンはより大きな励起
固有周波数を伝えると考えられ、一方、階段状ホーンは
より大きな振幅振動を作りだす。ホーンの高さＨは、周
波数および振幅応答に影響があると考えられる。ホーン
の高さＨは、望ましくは、ほぼ１〜１．５インチ（２．
５４〜３．８１ｃｍ）の範囲であり、より大きな若しく
はより小さな長さは含まれない。ベース幅Ｗ_B：チップ
幅Ｗ_Tの比も振幅および周波数応答に影響を与え、比が
より大きなくなると、限界ぎりぎりのより大きな周波数
と、より大きな振動振幅を作りだす。Ｗ_B：Ｗ_Tの比
は、約３：１〜約１０：１の範囲が望ましい。ベルト１
０にわたるホーンの長さＬも振動の一様性に影響を与え
るものであり、ホーンがより長くなればより一様でない
応答を作りだす。

【０００９】図５に部分的なホーン分割が示されてい
る。ここでは、ホーン１５２のチップ部分１５８ａは画
像表面の面に垂直に、且つ、画像表面の移動方向にほぼ
平行に切断されているが、ホーンの接触チップ１５９を
通じては切断されておらず、連続的な圧電トランスジュ
ーサ１５０が保持されている。ホーンセグメント１〜５
の配列を生成するこのような構成は、ホーンチップに沿
って図６に示されているような応答を提供する。図６
は、ホーンチップに沿ってホーンセグメント１〜５の配
列に沿った速度応答を示すものであり、この速度応答
は、７３．２ｋＨｚの周波数で励起された場合、約０．
１８（インチ／秒／ボルト）〜０．２２（インチ／秒／
ボルト）である。応答は接触チップの両端では一様に向
かう傾向にあるが、ホーンのチップの両端にわたっては
未だに可変固有周波数の振動を示す。速度応答は、区分
けされたホーンチップの両端では区分けされていないホ
ーンチップの両端よりより大きなものであり、所望の結
果を生じる。ホーン１５２が完全に区分けされた場合、
各ホーンセグメントは個々のホーンとして作用する傾向
がある。ホーンがチップを通じて区分けされた場合、開
口スロットを生成し、各セグメントはその応答において
は多かれ少なかれ個々に作用する。セグメントの数は、
この実施例で示され、また本明細書に記述された、５つ
のセグメントとは異なるものであってもよいことが理解
されよう。どのセグメントの長さＬ_Sもホーンの高さＨ
に従って選択され、Ｈ：Ｌ_Sの比は１：１より大きな範
囲、好ましくは約３：１となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の印刷機転送ステイションと関連する超
音波転送強化装置の立面図。

【図２】本発明による超音波共振器の一実施例の断面
図。

【図３】本発明による超音波共振器の他の実施例の断面
図。

【図４】本発明で使用するのに適した２タイプのホーン
の断面図。

【図５】共振器の斜視図。

【図６】図５の共振器の所定周波数におけるチップ両端
の応答のグラフ。

【符号の説明】

１００共振器１４９接着剤１５０圧電変換素子１５２ホーン１５６ベース１５６’ ベース部分１５８ホーンチップ１５８’ホーンチップ１５９接着チップ１６０電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウィリアムジェイノウオークアメリカ合衆国ニューヨーク州 14580 ウェブスターラークストーンドライヴ 1074 (72)発明者クリストファースネリングアメリカ合衆国ニューヨーク州 14526 ペンフィールドハイミードウドライヴ５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動エネルギーを部材に与える共振器に
おいて、高周波振動エネルギーを部材に与えるホーン部材と、前記部材の反対側の前記ホーン部材の表面上に形成され
た圧電ポリマー部材と、前記圧電ポリマー部材に結合され、前記圧電ポリマー部
材を励起して前記ホーン部材を駆動するのに必要とされ
る高周波エネルギーを発生する電圧源と、を備えること
を特徴とする共振器。
【請求項２】軟質部材から受け側部材へ転送するのに
適した現像画像をその上に有する軟質部材を備えた画像
形成装置において、高周波振動エネルギーを軟質部材へ与えて、現像画像を
軟質部材から受け側部材へ転送するホーン部材と、前記軟質部材の反対側の前記ホーン部材の表面上に形成
された圧電ポリマー部材と、前記圧電ポリマー部材に結合され、前記圧電ポリマー部
材を励起して前記ホーン部材を駆動するのに必要とされ
る高周波エネルギーを発生する電圧源と、を備えること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】振動エネルギーを部材に与える共振器の
製造方法において、ホーン部材を設ける段階と、圧電ポリマー部材を前記ホーン部材の反対側の該ホーン
部材の表面に取り付ける段階と、を備えることを特徴と
する製造方法。